- Tài liệu text

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.36 MB, 13 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

DOI:10.22144/ctu.jsi.2020.056

NGHIÊN CỨU TRÍCH LY HYDROXYAPATITE TỪ XƯƠNG CÁ TRA

(Pangasianodon hypophthalmus)

Hồ Quốc Phong1*, Phan Đình Khôi1, Huỳnh Liên Hương1, Nguyễn Văn Nhã1,
Nguyễn Thị Bích Thuyền1, Yasuaki Takagi2, Lê Thị Minh Thủy3 và Trần Minh Phú3
1Khoa Công nghệ, Trường Đại học Cần Thơ

2Faculty of Fisheries Sciences, Hokkaido University, Japan 
3Khoa Thủy sản, Trường Đại học Cần Thơ

*Người chịu trách nhiệm về bài viết: Hồ Quốc Phong (email: )

Thông tin chung: 
Ngày nhận bài: 21/10/2019 
Ngày nhận bài sửa: 28/11/2019 
Ngày duyệt đăng: 23/04/2020

Title:

Study on extraction of 
hydroxyapatite from striped 
catfish (Pangasianodon 
hypophthalmus) bone

Từ khóa:

Calcium phosphate, 
hydroxyapatite, xương động 
vật, xương cá tra, X-ray

diffraction

Keywords:

Animal bone, calcium 
phosphate, hydroxyapatite, 
catfish bone, X-ray diffraction

ABSTRACT

Hydroxyapatite (HA) is a calcium phosphate mineral that exists in animal 
bones and it has good biological compatibility. Therefore, this study was 
conducted to produce hydroxyapatite (HA) from striped catfish 
(Pangasianodon hypophthalmus) bone. After pre-treatment in dilute 
NaOH solution and ethanol, the striped catfish bone was calcined at high 
temperature to burn all organic compounds and then grinded by ball mill 
machine to obtain powder of striped catfish bone. The powder was used 
to react with H3PO4 solution to produce HA. Some important factors

affecting HA formation such as concentration of H3PO4, reaction

temperature, pH value, calcinating time and temperature were 
investigated. Experimental results showed that it could be produced HA 
in crystal size of 100 nm and particle size of 1,100 nm when reaction was 
carried out in solution of H3PO4 60 mM, reaction temperature 90 ℃, pH

11 and calcinating at 1,000℃ in 2 hours. 
TÓM TẮT

Hydroxyapatite (HA) là một loại khoáng calcium phosphate tồn tại trong

xương động vật và có tính tương hợp sinh học tốt. Vì thế, nghiên cứu được 
tiến hành nhằm sản xuất hydroxyapatite từ xương cá tra (Pangasianodon 
hypophthalmus). Sau khi được xử lý với dung dịch NaOH loãng và cồn, 
xương cá được nung ở nhiệt độ cao nhằm loại bỏ các hợp chất hữu cơ và 
được nghiền thành bột bằng máy nghiền bi. Bột xương cá sau đó được 
chuyển hóa thành HA. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành của HA 
như nồng độ H3PO4, nhiệt độ phản ứng, pH dung dịch phản ứng, nhiệt độ

nung và thời gian nung HA được tiến hành khảo sát. Kết quả cho thấy, có 
thể sản xuất HA dạng hạt với kích thước tinh thể khoảng100 nm và kích thước 
hạt khoảng 1.100 nm khi phản ứng chuyển hóa bột xương cá được thực hiện 
ở điều kiện H3PO4 60 mM, nhiệt độ phản ứng 90℃, pH 11 và nung ở 1.000

℃ trong thời gian 2 giờ.

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

1 GIỚI THIỆU

Hydroxyapatite (HA) là một loại muối calcium
phosphate, có cơng thức hóa học là Ca10(PO4)6(OH)2

với tỉ lệ Ca/P là 1,67. Trong xương động vật HA
chiếm khoảng 65-70%, 5-8% là nước và thành phần
còn lại collagen (Sato, 2007). HA được biết như là
vật liệu khơng độc, khơng gây dị ứng và có tính sát
khuẩn cao (Zakharov et al., 2004). Những năm gần 
đây các nhà khoa học tiến hành nghiên cứu tổng
thành cơng HA từ các loại hóa chất tinh khiết và các
thử nghiệm sinh học cho thấy rằng HA có hoạt tính
sinh học cao, có khả năng phát triển và hình thành
tế bào mơ xương, đồng thời thúc đẩy quá trình hình

thành xương (Sadat-Shojai et al., 2013).

Trong lĩnh vực y học nhiều ứng dụng của vật liệu
HA có thể kể đến như HA dạng bột mịn với kích
thước vào khoảng 20 – 100 nm được sử dụng làm
thực phẩm chức năng cung cấp calcium cho cơ thể
với hiệu quả cao (Guicciardi et al., 2001), tạo các 
tấm lót ceramic bao bọc các chi tiết kim loại và hợp
kim dùng trong kỹ thuật cấy ghép và thay thế xương
(Dorozhkin and Sergey, 2010), chế tạo răng giả và
sửa chữa các khuyết tật của xương (Kasioptas et al., 
2008). Ngoài ra, HA còn được sử dụng là vật liệu
gia cường tạo composite với polymer chế tạo các chi
tiết cấy ghép xương chất lượng cao, làm kẹp nối
xương, làm vật liệu dẫn truyền thuốc (Narayan and
Roger, 2009) và HA có cấu trúc xốp, nhẹ được
nghiên cứu thành công trong việc chế tạo mắt giả
thay thế cho con người (Kundu et al., 2004). Vì thế 
việc tởng hợp HA được rất nhiều các nhà khoa học
quan tâm.

Các nghiên cứu cho thấy rằng HA có thể được
tởng hợp từ các chất tinh khiết bằng các phương
pháp, có thể phân thành ba nhóm chính như (i)
phương pháp khơ bao gồm phản ứng pha rắn và hóa
cơ (Barakat et al., 2009); (ii) phương pháp ướt bao 
gồm kết tủa hóa học, thủy phân, sol-gel, thủy nhiệt,
nhũ tương (Sopyan et al., 1970; Dawson and 
William, 1988; Barakat et al., 2008; Shavandi et al., 
2015); (iii) phương pháp nhiệt độ cao bao gồm đốt,

phân hủy nhiệt (Pattanayak et al., 2007). Mỗi 
phương pháp có ưu nhược điểm riêng như nhóm
phương pháp khơ thì dễ dàng tiến hành, mức độ tinh
thể cao nhưng kích thước hạt lớn; nhóm phương
pháp ướt cho kích thước hạt đạt nano tuy nhiên phải
tiến hành qua nhiều công đoạn và mức độ tinh thể
khơng cao; nhóm phương pháp nhiệt độ cao phải sử

có tính chất sinh học khá tốt nhưng vẫn chưa như
mong muốn (Naga et al., 2015; Pon-On et al., 2016). 
Vì thế, một số nghiên cứu gần đây đã tiến hành điều
chế HA sử dụng nguyên liệu là nguồn tự nhiên như
vỏ trai (Shavandi et al., 2015), xương bò (Barakat et

al., 2009), vỏ trứng (Gergely et al., 2010;

Kamalanathan et al., 2014), vảy cá (Pon-On et al., 
2016) nhằm tăng cường tính tương hợp sinh học để
có thể thay thế cho các loại HA được tởng hợp từ
hóa chất tinh khiết. HA được điều chế từ các nguồn
tự nhiên có tính tương hợp sinh học cao hơn so với
HA được điều chế từ hóa chất tinh khiết bởi ngồi
thành phần chính là calcium và phosphorus thì trong
thành phần của xương còn tồn tại một lượng nhỏ các
nguyên tố khác như Al, Fe, Mg, K và Cl, các nguyên
tố này có thể góp phần tạo điều kiện cho tế bào phát
triển trên bề mặt vật liệu tốt hơn và từ đó phát triển
mơ liên kết (Lin et al., 2011a; Zhang et al., 2014).

Ở Việt Nam ngành thuỷ sản rất phát triển đặt biệt

là cá tra. Theo thống kê của FAO và báo cáo thường
niên ngành thủy sản năm 2017 và kế hoạch năm
2018, sản lượng nuôi trồng thuỷ sản của Việt Nam
đạt 3,6 triệu tấn, trong đó cá tra đạt sản lượng 1.3
triệu tấn (FAO, 2018). Với sản lương thuỷ sản, đặc
biệt cá tra lớn thì xương cá thải ra trong quá trình
chế biến là rất đáng kể. Lượng xương cá này có thể
tận dụng làm thức ăn chăn ni, cũng có thể điều
chế nguồn calcium bổ sung. Tuy nhiên, trong nghiên
cứu này nhằm tận dụng nguồn xương cá là nguyên
liệu để điều chế HA, một loại vật liệu tiềm năng
được sử dụng trong lĩnh vực y sinh và kỹ thuật tế
bào.

2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 
2.1 Nguyên liệu và hóa chất

Xương cá tra khoảng 1,5 tuổi được thu mua từ
khu công nghiệp Trà Nóc. Các hóa chất như NaOH,
H3PO4 và NH3 được cung cấp bởi Công ty Merck

được sử dụng trong tiền xử lý và tổng hợp HA từ bột
xương cá tra.

2.2 Thực nghiệm

2.2.1 Điều chế bột xương cá

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

hết tạp chất hữu cơ còn lại trong xương. Mẫu xương
cá sau khi nung được nghiền tạo thành bột với kích

thước khoảng 5-10 µm sử dụng máy nghiền bi siêu
tốc thành bột xương cá (BXC) sử dụng cho q trình
chủn hóa thành HA.

2.2.2 Chuyển hóa bột xương cá thành HA

Để chuyển hóa bột xương cá thành HA, một
lượng 10 g BXC nguyên liệu phản ứng với dung
dịch H3PO4 với tỉ lệ 1/10 (g/mL) ở các nồng độ khác

nhau (0-60 mM). Dung dịch sau đó được đưa về
nhiệt độ phòng và ổn định pH 9-12 bằng dung dịch
amoniac và khuấy đều trong 2 giờ. Kết thúc phản
ứng dung dịch được giữ ổn định 24 giờ ở nhiệt độ
phòng, lọc và sấy khô mẫu ở nhiệt độ 100℃. Cuối
cùng, mẫu được nung ở nhiệt độ cao (700 – 1.000
℃) nhằm ổn định cấu trúc và thu được bột HA sản
phẩm. Sản phẩm HA được xác đinh kích thước hạt
dựa trên phân tích ảnh chụp của kính hiển vi điện tử
quét (SEM). Cấu trúc và kích thước của tinh thể của
HA được xác định bằng phương pháp nhiễu xạ tia X
(XRD). Chất lượng sản phẩm được đánh giá dựa
trên so sánh giữa các peak nhiễu xạ XRD của mẫu
sản phẩm và mẫu HA chuẩn được cung cấp từ hãng
Merck. Qua đó mẫu được đánh giá là tốt hay chất
lượng cao khi có sự tương đồng về góc nhiễu xạ và
cường độ peak nhiễu xạ và đồng thời không xuất
hiện các peak nhiễu xạ của các cấu trúc khác.
Nghiên cứu được tiến hành khảo sát theo phương
pháp luân phiên từng biến.

Hình 1: Sơ đồ qui trình điều chế bột HA từ 
xương cá tra

2.3 Phương pháp phân tích đánh giá 
2.3.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X

Thành phần pha và kích thước trung bình tinh
thể được xác định bằng phương pháp nhiễu xạ tia X
(XRD), trên máy D8 Advance của hãng Bruker
(CHLB Đức), với góc quét 2θ WL = 1,54060 quét
từ 10 –55°, bước đo 0,01 độ/phút, thiết bị hoạt động
ở hiệu điện thế U = 40 kV và cường độ dòng điện I
= 30 A. Kích thước tinh thể được tính dựa vào phở
nhiễu xạ XRD, sử dụng phương trình Scherrer
(Vorokh, 2018). Mẫu tổng hợp được so sanh với HA
chuẩn (Merck) với độ tinh khiết > 99,5%.

2.3.2 Phương pháp quét kính hiển vi điện tử

Các đặc trưng về hình thái và kích thước hạt
được quan sát bằng phương pháp quét kính hiển vi
điện tử (FE-SEM), S-4800 của hãng HITACHI
(Nhật Bản) có độ phân giải cao và độ phóng đại từ
x25 đến x800, và điện áp gia tốc 30 kV. Kích thước
của hạt HA được xác định bằng phần mềm phân tích
ảnh ImageJ thơng qua ảnh SEM của mẫu.

2.3.3 Phương pháp quang phổ huỳnh quang 
tia X (XRF)

Thành phần và hàm lượng các hợp chất trong
xương nguyên liệu được phân tích bằng phương
pháp quang phở huỳnh quang tia X (XRF). Phương
pháp được thực hiện trên dòng máy XRF-310, sản
xuất bởi hãng PG Instruments. Thông số thiết bị như
các nguyên tố trong phạm vi đo Al - U, phạm vi hàm
lượng đo từ 1 ppm – 99.9%, nguồn năng lượng phát
xạ 50 W, độ phân giải đầu dò 149 Ev, liều lượng
phát xạ  0.2 Sv/h.

3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
3.1 Điều chế bột xương cá

Xương cá đã qua các giai đoạn hầm 4 giờ, rửa và
xử lí bằng ethanol, mẫu xương cá vẫn còn nhiều
thành phần hữu cơ tồn tại phía trong. Để loại bỏ toàn
bộ thành phần hữu cơ này, xương cá sau khi xử lí
được nung ở các nhiệt độ khác nhau trong khoảng
700℃ đến 1.100 ℃. Kết quả ở Hình 2 cho thấy
xương cá nung ở nhiệt độ 700℃ có màu xám đen
chứng tỏ ở nhiệt độ này tạp chất hữu cơ và carbon
chưa phân hủy hoàn toàn. Ở nhiệt độ 900℃, mẫu
xương cá có màu trắng sáng do đó tạp chất hữu cơ
trong xương đã được loại bỏ hoàn toàn. Đối với mẫu
xương nung ở 1.100 ℃, xương có màu trắng ánh
xanh.

Bên cạnh, kết quả phân tích thành phần nguyên
tố XRF (Bảng 1) cho thấy ở cả hai mẫu xương đều

có thành phần tương tự nhau. Ca và P là hai thành

Nguyên liệu XC

⁃Rửa sơ bộ
⁃Hầm 4 giờ

⁃Xử lí trong NaOH 0,1M, 24 h
⁃Rửa lại bằng nước và ethanol
⁃Sấy khơ

Bột XC

HA
XC tiền xử lí

⁃Nung
⁃Nghiền mịn

⁃Phản ứng với H3PO4

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

phần chính được tìm thấy nhiều nhất trong xương ở
dạng oxide CaO và P2O5, còn lại là các thành phần

oxide khác. Đối với mẫu nung ở nhiệt độ 900℃,
hàm lượng CaO 43.4% và P2O5 36.2%, bên cạnh

mẫu nung ở nhiệt độ 1.100℃ hàm lượng CaO
44.6% và P2O5 39.1%. Bảng 1 cũng cho thấy tỉ lệ

của Ca/P giảm khi nung ở nhiệt độ 1.100℃ so với ở

900℃. Kết quả tương tự với nghiên cứu của
Venkatesan et al. (2010) khi nung xương cá ngừ thì 
hàm lượng CaO 38.9% và P2O5 32.7% (Venkatesan

and Kim, 2010). Vì thế, 900℃ được chọn làm nhiệt
độ nung xương các dùng làm bột ngun liệu tởng
hợp HA.

Hình 2: Mẫu xương cá nguyên liệu được nung ở nhiệt độ khác nhau: (a) 700℃, (b) 900℃ và (c) 1100℃

Bảng 1: Thành phần xương cá sau khi nung được phân tích bằng XRF 
Nhiệt độ nung,

℃

Thành phần hóa học bột xương cá sau khi nung, %khối lương

Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O Cl P2O5 Ca/P

900 0,09 0,01 43,40 1,16 0,01 3,42 0,01 36,23 1,52
1100 0,11 0,01 44,63 1,14 0,01 3,96 0,01 39,16 1,44

3.2 Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch 
H3PO4 đến sự chuyển hóa HA từ BXC

Sau khi nung ở 900℃, thành phần khối lượng
của xương cá chiếm 43,4% CaO và 36,2% P2O5

(Bảng 1) và kết quả phân tích nhiễu xạ tia X (XRD)
(Hình 3a) cho thấy rằng mẫu BXC đã tồn tại các
đỉnh đặt trưng của HA tại các vị trí 2θ = (25.9; 28;
28.9; 31.9; 32.2; 32.9; 34.1; 39.8; 46.7; 48.1; 49.5;
50.6; 51.3; 52.1; 53.2) cùng với các đỉnh đặc trưng
của β-TCP và CaO ở các vị trí 2θ = 31,3 và 34,7.
Như vậy, xương cá sau khi nung đã tồn tại cấu trúc
tinh thể HA. Để khảo sát ảnh hưởng của nồng độ
H3PO4 đến sự hình thành HA, bột xương cá (BXC)

được phản ứng với dung dịch H3PO4 ở các nồng độ

khác nhau thay đổi từ 40 mM đến 60 mM. Điều kiện
phản ứng được cố định tỉ lệ BXB/dd H3PO4 = 1/10

(g/mL), nhiệt độ phản ứng 80 ℃, pH 11 và nhiệt độ
nung ổn định cấu trúc là 900℃ trong 1 giờ. Kết quả
phân tích XRD cho thấy các mẫu sau khi phản ứng
có cường độ peak đặc trưng của HA tăng lên khi
tăng nồng độ dung dịch H3PO4 và đồng thời các

cường độ của các peak ở các vị trí 2θ = 31,3 và 34,7

giảm xuống (Hình 3b-d) chứng tỏ hàm lượng β-TCP
và CaO đã giảm xuống.

Kích thước tinh thể được xác định từ nhiễu xạ sử
dụng cơng thức Scherrer và trình bày trong Bảng 2
cho thấy kích thước tinh thể dao động từ 96 – 97 nm.
Ngoài ra, kết quả phân tích SEM (Hình 4) của các

mẫu cho thấy, các mẫu có dạng hạt cầu bất đối xứng.
Quan sát từ ảnh có thể thấy ở nồng độ H3PO4 khác

nhau, các hạt hầu như ít có sự thay đởi về hình thái
và khá đồng đều và kích thước hạt khoảng 900-1150
nm. Từ những nhận định trên, nồng độ H3PO4 60

mM được chọn làm điều kiện cố định cho các khảo
sát tiếp theo.

Bảng 2: Ảnh hưởng nồng độ dung dịch H3PO4

đến HA 
Kích thước 
(nM)

Nồng độ H3PO4, (mM)

0 40 50 60

Kích thước

tinh thể 97,4 96,9 97,2 96,8
Kích thước

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60 Intens

ity (a.u)

2 Theta, degree

(d)

(c)

(b)

(a)

31,3

34,7

25,9

31,9

28
28,9

32,2
32,9

34,1 39,8 46,7

HA chuẩn

Hình 3: Nhiễu xạ XRD mẫu HA tổng hợp ở các nồng độ H3PO4 khác nhau: (a) 0 mM, (b) 40 mM, (c)

50 mM và (d) 60 mM. Điều kiện cố định: BXC/ dd H3PO4 = 1/10, nhiệt độ phản ứng 80℃, pH 11 và

nhiệt độ nung ổn định cấu trúc là 900℃ trong 1 giờ

Hình 4: Ảnh SEM của mẫu HA tổng hợp ở các nồng độ H3PO4 khác nhau: (a) 0 mM, (b) 40 mM, (c)

50 mM và (d) 60 mM. Điều kiện cố định: BXC/ dd H3PO4 = 1/10, nhiệt độ phản ứng 80℃, pH 11 và

nhiệt độ nung ổn định cấu trúc là 900℃ trong 1 giờ

3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến 
sự chuyển hóa HA từ BXC

Thí nghiệm được tiến hành ở điều kiện nhiệt độ
thay đổi từ 60 ℃ đến 90 ℃ để khảo sát ảnh hưởng

của nhiệt độ đến sự hình thành HA. Điều kiện phản
ứng được cố định tỉ lệ BXB/dd H3PO4 = 1/10

(g/mL), dung dịch H3PO4 60 mM, pH 11 và nhiệt độ

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

phân tích XRD (Hình 5) cho thấy nhiễu xạ của các
mẫu tởng hợp đều có các đỉnh đặc trưng của HA tại
các vị trí 2θ = (25.9; 28; 28.9; 31.9; 32.2; 32.9; 34.1;
39.8; 46.7; 48.1; 49.5; 50.6; 51.3; 52.1; 53.2).
Cường độ của các đỉnh của HA tăng dần khi tăng
nhiệt độ phản ứng đồng thời các đỉnh đặc trưng của
 - TCP tại các vị trí 2θ = 31,3 và 34,7 giảm dần. Ở
nhiệt độ phản ứng từ 70 - 90 ℃ có sự chủn hóa

-TCP theo hướng hình thành HA. Kết quả này cũng
phù hợp với các nghiên cứu trước đó của Jing Luo

et al. (2015) khi tiến hành tổng hợp HA từ nhiệt độ

75 - 95 ℃,  - TCP có xu hướng chuyển dần sang
HA, khi nhiệt độ phản ứng trên 90 ℃ trong thành
phần hầu như còn lại 1 pha duy nhất là HA (Luo et

al., 2015).

Kết quả phân tích SEM (Hình 6) cho thấy các
mẫu đều có sự hình thành HA dạng hình cầu khơng
đối xứng. Kích thước hạt HA vào khoảng 1.000 nm
và khơng có sự khác nhau giữa các mẫu. Tuy nhiên,
kết quả phân tích kích thước cho thấy HA có kích
thước tinh thể trung bình khá nhỏ (60-100 nm), khi
tăng nhiệt độ phản ứng kích thước tinh thể tăng lên
(Bảng 3). Điều này có thể thấy rằng khi nhiệt độ tăng
lên làm tăng tốc độ phản ứng dẫn đến tăng kích
thước tinh thể. Kết quả này cũng phù hợp với nghiên
cứu của Lazić et al. (2001) khi tổng hợp HA trong 
dung dịch. Từ các kết quả thu được cho thấy, nhiệt
độ 90℃ thích hợp để chuyển hóa BXC thành HA.

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60 Intens

ity (a.u)

2 Theta, degree

(d)

(c)

(b)

(a)

31,35 34,7

25,9

28
28,9

31,8

32,232,9

39,8 46,7

HA chuẩn

Hình 5: Nhiễu xạ XRD mẫu HA tổng hợp ở các nhiệt độ khác nhau: (a) 60℃, (b) 70℃, (c) 80℃ và (d) 
90℃. Điều kiện cố định: BXC/ dd H3PO4 = 1/10 (g/mL), H3PO4 (60 mM), pH 11 và nhiệt độ nung ổn

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

Hình 6: Ảnh SEM mẫu HA tổng hợp ở các nhiệt độ khác nhau: (a) 60℃, (b) 70℃, (c) 80℃ và (d)

90℃. Điều kiện cố định: BXC/ dd H3PO4 = 1/10 (g/mL), H3PO4 (60 mM), pH 11 và nhiệt độ nung ổn

định cấu trúc là 900℃ trong 1 giờ

Bảng 3: Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến 
HA

Kích thức, 
nm

Nhiệt độ, ℃

60 70 80 90

Kích thước

tinh thể 61,7 88,3 96,6 99,3
Kích thước

hạt 995±92 1.025±98 1.010±105 1.050±95
3.4 Ảnh hưởng pH dến sự chuyển hóa BXC 
thành HA

Khảo sát ảnh hưởng của pH lên sự chuyển hóa
BXC thành HA được thí nghiệm thực hiện trong mơi
trường pH (9-12). Điều kiện phản ứng được cố định
tỉ lệ BXB/dd H3PO4 = 1/10 (g/mL), dung dịch

H3PO4 60 mM, nhiệt độ phản ứng là 90 ℃ và nhiệt

độ nung ổn định cấu trúc là 900 ℃ trong 1 giờ. Kết
quả phân tích nhiễu xạ tia X cho thấy rằng các mẫu
đều tồn tại các peak đặc trưng của HA tại vị trí 2θ =
(25.9; 28; 28.9; 31.9; 32.2; 32.9; 34.1; 39.8; 46.7;
48.1; 49.5; 50.6; 51.3; 52.1; 53.2) (Hình 7). Cường
độ của các peak đặc trưng HA tăng dần khi pH tăng

từ 9 -11 sau đó giảm khi pH 12. Cường độ peak của
 - TCP tại vị trí 2θ = 31,3 và 34,7 giảm dần khi tăng
pH và hầu như tiêu biến ở pH 11. Tuy nhiên, khi
tăng pH lên 12, cường độ peak tại vị trí 2θ = 31,3 và
34,7 xuất hiện trở lại. Palanivelu et al. (2014) cho 
thấy rằng khi tăng từ pH sẽ tăng dần sự biến đổi của
các ion Ca2+ và PO

43- và làm tăng sự chủn hóa

theo hướng hình thành HA và pH 11 là điều kiện tốt
nhất. Bảng 4 cho thấy kích thước tinh thể của HA
vào khoảng 100 nm. Kết quả phân tích SEM (Hình
8) cho thấy ở mơi trường pH khác nhau có hình dạng
tương tự nhau và kích thước của hạt là khảng 1000
nm (Bảng 4).

Bảng 4: Ảnh hưởng của pH ứng đến kích thước 
của HA

Kích

thước, nm 9 10 pH 11 12

Kích thước

tinh thể, nm 102,0 101,6 99,3 100,9
Kích thước

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

Intens

ity (a.u)

2 Theta, degree

(d)

(c)

(b)

(a)

31,35

34,7

25,9 28,9
31,8

32,2
32,9

39,8 46,7

HA chuẩn

Hình 7: Nhiễu xạ XRD mẫu HA tổng hợp ở môi trường pH khác nhau: (a) pH 9, (b) pH 10, (c) pH 11 
và (d) pH 12. Điều kiện cố định: BXC/ dd H3PO4 = 1/10 (g/mL), H3PO4 (60 mM), nhiệt độ phản ứng

90℃ và nhiệt độ nung ổn định cấu trúc là 900℃ trong 1 giờ

Hình 8: Ảnh SEM mẫu HA tổng hợp ở mơi trường pH khác nhau: (a) pH 9, (b) pH 10, (c) pH 11 và 
(d) pH 12. Điều kiện cố định: BXC/ dd H3PO4 = 1/10 (g/mL), H3PO4 (60 mM), nhiệt độ phản ứng 90℃

và nhiệt độ nung ổn định cấu trúc là 900℃ trong 1 giờ

3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến sự 
chuyển hóa của HA

Để khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến
HA các thí nghiệm được khảo sát ở trong khoảng từ

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

vị trí 2θ = 31,3 và 34,7 giảm dần khi tăng nhiệt độ
và hầu như biết mất khi nhiệt độ ở 1.000℃. Như
vây, nhiệt độ nung có ảnh hưởng lớn đến quá trình
thành và ởn định cấu trúc tinh thể HA. Tuy nhiên,
cần lưu ý khi nhiệt độ cao 1.100℃,HA sẽ chuyển
thành các dạng khác như β-TCP, α’-TCP hay α-TCP
(Oshida, 2014).

Kết quả phân tích kích thước tinh thể trung bình
từ giản đồ XRD (Bảng 5), thấy rằng các kích thước
tinh thể tăng khi tăng nhiệt độ. Kích thước tinh thể

của HA là 61,7 nm, 88,3 nm, 99,3 nm và 101.2 nm,
tương ứng nhiệt độ nung là 700℃, 800℃, 900℃và
1.000℃. Như vậy, nhiệt độ nung có ảnh hưởng quan
trọng đến sự ởn định và hình thành cấu trúc HA và
hình thành tinh thể HA. Tuy nhiên, khi tởng hợp HA

bằng hóa chất tinh khiết cho thấy nhiệt độ nung phù
hợp để ổn định cấu trúc chỉ vào khoảng 600℃
(Pattanayaket al., 2007; Abidi and Murtaza, 2014).
Điều này cho thấy HA được chuyển hóa từ xương tự
nhiên cần nhiệt độ nung khá cao để ổn định cấu trúc.
Tương tự như trong trường hợp sử dụng bột xương
bò làm nguyên liệu, nhiệt độ nung ổn định cấu trúc
cũng là 900℃ trong khoảng thời gian 4 giờ (Phong
et al., 2019). Như vậy, nhiệt độ thích hợp để nung
ổn định cấu trúc của HA khi sử dụng BXC làm
nguyên liệu là 1.000℃ trong khoảng thời gian 2 giờ.
Kết quả phân tích SEM (Hình 10) cho thấy ở nhiệt
độ nung từ 700 đến 1.000℃, HA có hình dạng tương
tự nhau và kích thước của hạt là khoảng 1.050 nm.

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

Intens

ity (a.u)

2 Theta, degree

(d)

(c)

(b)

(a)

31,35
34,7

25,9
28,9

31,8
32,2

32,9

39,8 46,7

HA chuẩn

Hình 9: Nhiễu xạ XRD mẫu HA được nung ở các nhiệt độ khác nhau: (a) 700℃ , (b) 800℃, (c) 900℃ 
và (d) 1000℃. Điều kiện cố định: BXC/ dd H3PO4 = 1/10 (g/mL), H3PO4 (60 mM), nhiệt độ phản ứng

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

Hình 10: Ảnh SEM mẫu HA được nung ở các nhiệt độ khác nhau: (a) 700℃ , (b) 800℃, (c) 900℃ và 
(d) 1000℃. Điều kiện cố định: BXC/ dd H3PO4 = 1/10 (g/mL), H3PO4 (60 mM), nhiệt độ phản ứng

90℃, pH 11 và thời gian nung trong 1 giờ

Bảng 5: Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến kích 
thước của HA

Kích

thước, nm 700 Nhiệt độ nung (℃) 800 900 1000

Kích thước

tinh thể 61,7 88,3 99,3 101,2
Kích thước

hạt 1025±96 1075±97 1080±98 1060±104

3.6 Ảnh hưởng của thời gian nung đến sự 
chuyển hóa của HA

Để khảo sát ảnh hưởng của thời gian nung lên sự
hình thành HA, các mẫu sau tổng hợp được nung ở
các nhiệt độ khác nhau 1000 ℃ trong các khảng thời
gian từ 1- 4 giờ. Trong đó, các điều kiện cố định:
BXC/ dd H3PO4 = 1/10 (g/mL), H3PO4 60 mM, nhiệt

độ phản ứng 90 ℃, pH 11 và nhiệt độ nung 1000
℃. Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X cho thấy các
mẫu đều tồn tại các peak đặc trưng của HA tại vị trí
2θ = (25.9; 28; 28.9; 31.9; 32.2; 32.9; 34.1; 39.8;
46.7; 48.1; 49.5; 50.6; 51.3; 52.1; 53.2) (Hình 11).
Cường độ của các peak đặc trưng HA tăng khi thời

gian nung tăng từ 1 giờ lên 2 giờ. Tuy nhiên, khi thời
gian tăng lên 3 giờ và 4 giờ, cường độ các peak này
có xu hướng giảm xuống. Cường độ peak của  -
TCP tại vị trí 2θ = 31,3 và 34,7 giảm dần và biến
mất khi thời gian nung là 2 giờ. Kích thước tinh thể
HA được tính tốn và trình ở Bảng 6, cho thấy kích
thước tinh thể có xu hướng tăng khi tăng thời gian
nung từ 1 đến 4 giờ. Kết quả phân tích SEM (Hình
12) cho thấy thời gian nung từ 1 đến 4 giờ, HA có
hình dạng tương tự nhau và kích thước của hạt là
khoảng 1100 nm. Kết quả trên cũng phù hợp với
nghiên cứu của Aminatun et al. (2013) khi tiến hành
tổng hợp HA từ nang mực. Như vậy, 2 giờ là thời
gian thích hợp cho quá trình nung để hình thành và
ởn định cấu trúc HA.

Bảng 6: Ảnh hưởng của thời gian nung đến HA

Thời gian

nung, giờ 1 2 3 4

Kích thước

tinh thể, nm 101,9 112,9 116,5 129,5
Kích thước

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60 Intens

ity (a.u)

2 Theta, degree

(d)

(c)

(b)

(a)

34,7
25,9 28,9

31,8
32,2

32,9

39,8 46,7

31,35

HA chuẩn

Hình 11: Nhiễu xạ XRD mẫu HA được nung ở các khoảng thời gian khác nhau: (a) 1 giờ , (b) 2 giờ, (c) 
3 giờ và (d) 4 giờ. Điều kiện cố định: BXC/ dd H3PO4 = 1/10 (g/mL), H3PO4 (60 mM), nhiệt độ phản

ứng 90℃, pH 11 và nhiệt độ nung 1000℃

Hình 12: Ảnh SEM mẫu HA được nung ở các khoảng thời gian khác nhau: (a) 1 giờ , (b) 2 giờ, (c) 3 
giờ và (d) 4 giờ. Điều kiện cố định: BXC/ dd H3PO4 = 1/10 (g/mL), H3PO4 (60 mM), nhiệt độ phản ứng

90℃, pH 11 và nhiệt độ nung 1000℃

4 KẾT LUẬN

Nghiên cứu đã chủn hóa thành cơng xương cá
tra thành hydroxypaptite. Các khảo sát cho thấy rằng

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

H3PO4 có nồng độ 60 mM, nhiệt độ phản ứng 90℃,

pH dung dịch là 11 và nhiệt độ nung ở 1.000℃ trong
thời gian 2 giờ. Kết quả cho thấy nghiên cứu đã góp
phần nâng cao giá trị ứng dụng của xương cá tra và
đưa xương cá trở thành nguồn nguyên liệu tiềm năng
trong nghiên cứu sản xuất HA có nhiều ứng dụng
quan trọng trong lĩnh vực y sinh.

LỜI CẢM ƠN

Nhóm tác giả xin cảm ơn kinh phí nghiên cứu
được tài trợ bởi Dự án Nâng cấp Trường Đại học
Cần Thơ VN14-P6 bằng nguồn vốn vay ODA từ
chính phủ Nhật Bản.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Abidi, Syed Sibte Asghar and Qasim Murtaza, 2014.
Synthesis and characterization of

nano-hydroxyapatite powder using wet chemical
precipitation reaction. Journal of Materials
Science & Technology, 30(4): 307-310.
Aminatun, Siswanto Siswanto, YM Penga, Retna

Apsari and Istifarah, 2013. The effect of
sintering pr℃ess on the characteristics of
hydroxyapatite from cuttlefish bone (Sepia Sp.).
4(4): 1431-1442.

Barakat, Nasser AM, KA Khalil, Faheem A Sheikh,
AM Omran, Babita Gaihre, Soeb M Khil and
Hak Yong Kim, 2008. Physi℃hemical
characterizations of hydroxyapatite extracted
from bovine bones by three different methods:
Extraction of biologically desirable HAp.
Materials Science and Engineering: C 28(8):
1381-1387.

Barakat, Nasser AM, Myung Seob Khil, AM Omran,
Faheem A Sheikh and Hak Yong Kim, 2009.
Extraction of pure natural hydroxyapatite from
the bovine bones bio waste by three different
methods. Journal of materials pr℃essing
technology 209(7): 3408-3415.

Dawson and J William, 1988. Hydrothermal

synthesis of advanced ceramic powders.
American Ceramic S℃iety Bulletin 67(10):
1673-1678.

Dorozhkin and Sergey V, 2010. Calcium

orthophosphates as bi℃eramics: state of the art.
Journal of Functional Biomaterials 1(1): 22-107.
FAO, 2018. The state of world fisheries and

aquaculture. Meeting the sustainable
development goals. Rome: 227.

Gergely, Gréta, Ferenc Wéber, István Lukács, Attila
L Tóth, Zsolt E Horváth, Judit Mihály and Csaba
Balázsi, 2010. Preparation and characterization

characteristics of slurry controlling the
microstructure and the compressive strength
behavior of biomimetic hydroxyapatite. Journal
of Materials Research 16(1): 163-170.
Kamalanathan, P, S Ramesh, LT Bang, A Niakan,

CY Tan, J Purbolaksono, Hari Chandran and
WD Teng, 2014. Synthesis and sintering of
hydroxyapatite derived from eggshells as a
calcium precursor. Ceramics International
40(10): 16349-16359.

Kasioptas, A, C Perdikouri, CV Putnis and Andrew

Putnis, 2008. Pseudomorphic replacement of
single calcium carbonate crystals by

polycrystalline apatite. Mineralogical Magazine
72(1): 77-80.

Kundu, B, Mithlesh Kumar Sinha, MK Mitra and
Debabrata Basu, 2004. Fabrication and

characterization of porous hydroxyapatite ℃ular
implant followed by an in vivo study in dogs.
Bulletin of Materials Science 27(2): 133-140.
Lazić, Slavica, Slavica Zec, Nada Miljević and

Slobodan Milonjić, 2001. The effect of
temperature on the properties of hydroxyapatite
precipitated from calcium hydroxide and
phosphoric acid. 374(1): 13-22.

Lin, Kaili, Yanling Zhou, Yue Zhou, Haiyun Qu,
Feng Chen, Yingjie Zhu and Jiang Chang,
2011a. Biomimetic hydroxyapatite porous
microspheres with co-substituted essential trace
elements: surfactant-free hydrothermal synthesis,
enhanced degradation and drug release. Journal
of Materials Chemistry 21(41): 16558-16565.
Luo, Jing, Juan Chen, Wenzhao Li, Zhiliang Huang

and Changlian Chen, 2015. Temperature effect on
hydroxyapatite preparation by co-precipitation

method under carbamide influence. MATEC Web
of Conferences, EDP Sciences: 1-4.

Naga, SM, HF El-Maghraby, EM Mahmoud, MS
Talaat and AM Ibrhim, 2015. Preparation and
characterization of highly porous ceramic
scaffolds based on thermally treated fish bone.
Ceramics International 41(10): 15010-15016.
Narayan and Roger, 2009. Biomedical materials,

Springer Science & Business Media:
Oshida, Yoshiki, 2014. Hydroxyapatite: Synthesis

and Applications, Momentum Press:
Palanivelu, R, A Mary Saral and A Ruban Kumar,

2014. Nan℃rystalline hydroxyapatite prepared
under various pH conditions. Spectr℃himica
Acta Part A: Molecular and Biomolecular
Spectroscopy 131: 37-41.

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

Phong, Hồ Quốc, Nguyễn Đình Duy, Huỳnh Liên
Hương and Nguyễn Văn Đạt, 2019. Nghiên cứu
sản xuất hydroxyapatite từ xương bò. Tạp chí
Khoa học và Cơng nghệ Đại học Đà Nẵng 17(7):
19-24.

Pon-On, Weeraphat, Panan Suntornsaratoon,
Narattaphol Charoenphandhu, Jirawan

Thongbunchoo, Nateetip Krishnamra and I Ming
Tang, 2016. Hydroxyapatite from fish scale for
potential use as bone scaffold or regenerative
material. Materials Science and Engineering:C
62: 183-189.

Sadat-Shojai, Mehdi, Mohammad-Taghi Khorasani,
Ehsan Dinpanah-Khoshdargi and Ahmad
Jamshidi, 2013. Synthesis methods for nanosized
hydroxyapatite with diverse structures. Acta
biomaterialia 9(8): 7591-7621.

Sato, Kimiyasu, 2007. Mechanism of hydroxyapatite
mineralization in biological systems (review).
Journal of the Ceramic S℃iety of Japan
115(1338): 124-130.

Shavandi, Amin, Alaa El-Din A Bekhit, Azam Ali
and Zhifa Sun, 2015. Synthesis of
nano-hydroxyapatite (nHA) from waste mussel shells
using a rapid microwave method. Materials
Chemistry and Physics 149: 607-616.

Sopyan, I, AR Toibah and AN Natasha, 1970.
Nanosized bi℃eramic hydroxyapatite powders via
sol-gel method. International Journal of Mechanical
and Materials Engineering 3(2): 133-138.
Venkatesan, Jayachandran and Se Kwon Kim, 2010.

Effect of temperature on isolation and

characterization of hydroxyapatite from tuna
(thunnus obesus) bone. 3(10): 4761.

Vorokh, A. S., 2018. Scherrer formula: estimation of
error in determining small nanoparticle size.
Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics
9(3): 364-369.

Zakharov, Na, IA Polunina, KE Polunin, NM
Rakitina, El K℃hetkova, NP Sokolova and VT
Kalinnikov, 2004. Calcium hydroxyapatite for
medical applications. Inorganic Materials 40(6):
641-648.

</div>

<b>NGHIÊN CỨU TRÍCH LY HYDROXYAPATITE TỪ XƯƠNG CÁ TRA </b>

<i><b>(Pangasianodon hypophthalmus) </b></i>

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

Intens

ity (a.u)

2 Theta, degree

(d)

(c)

(b)

(a)

HA chuẩn

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

Intens

ity (a.u)

2 Theta, degree

(d)

(c)

(b)

(a)

HA chuẩn

Intens

ity (a.u)

2 Theta, degree

(d)

(c)

(b)

(a)

HA chuẩn

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

Intens

ity (a.u)

2 Theta, degree

(d)

(c)

(b)

(a)

HA chuẩn

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

Intens

ity (a.u)